본 연구에서는 전남 무안지역을 중심으로 1995년 8월부터 1997년 12월의 총 884일 기간 동안 관측된 CO2 농도자료와 국외 주요 배경대기관측지점에서 관측된 농도자료를 토대로, CO2의 단주기적 변화경향성에 대한 지역적 차이를 비교 해석하였다. 동기간 동안 무안지역에서 관측된 이산화탄소의 전체적인 일평균 농도는 374.5±6.6ppm으로, 그리고 계절별로는 378±5.2 (봄: N= 181), 372±10.2 (여름: N=210), 372±7.2 (가을: N=243), 376±5.4ppm (겨울: N=206)의 평균치로 나타났다. 무안지역을 중심으로 관측된 일주기 경향성을 포인트 배로우(Point Barrow)를 위시한 주요 외국 관측점들과의 결과와 비교하였을 때, 단순히 일주기 중심의 경향성 (주야간대의 농도차이)에 덧붙여, 계절적 요인의 작용으로 인한 일주기의 계절별 변화요인 (진동폭 변화, 최고농도의 형성 시점 등)이 지역별로 다양하게 나타난다는 점을 확인하였다. 특히 무안지역은 주야간대의 주기를 중심으로 볼 때, 여타 지역과는 정반대로 주저야고의 경향이 뚜렷하였다. 그리고 일주기를 다시 계절적으로 비교하였을 때, 일일 내내 비교적 고농도가 지속되거나 (봄, 겨울철), 상대적으로 낮은 농도가 24시간동안 지속되는 경향 (여름, 가을철)으로 뚜렷하게 구분되었다. 이는 겨울철 연료의 과배출, 중국대륙으로부터 오염물질의 유입여부 등 연구지역 주변환경의 계절별 오염양상, 공기순환, 기상변화, 식생의 변화 등이 복합적으로 작용하여 나타나는 결과로 보인다. 이러한 결과들을 토대로 볼 때, 여타 요인들에 비해 무안지역은 인위적 오염원의 영향이 강하게 작용하는 것으로 사료된다. 따라서 무안지역을 중심으로 한 농도변화의 경향성에 대한 해석은 여타 외국의 주요 관측점에 대한 결과와 달리, 한반도를 포괄하는 광역적인 차원의 배경농도를 대표하는 것이 아니라, 무안지역을 중심으로 보다 국부적인 차원에서 진행되는 농도변화를 반영하는 경향이 큰 것으로 추정된다. 그렇지만 이러한 경향이 한반도에 광역적으로 나타나는 현상일 가능성도 배제할 수 없다. 이에 대한 판단은 안면도를 중심으로 후속적으로 진행된 연구결과들에 대한 면밀한 검토가 수반되어야 할 것으로 보인다.

There appeared enhancements of the conversion of methane by adding a small amount of CO in the aromatization reaction of methane using the Mo-zeolite catalyst. In case of adding CO2, CO2 changed to CO first, and then the conversion reaction occurred. It was observed by using isotopes as reactants that CO is related to the aromatization reaction of methane.

ZnxFe3-xO4(0.00.<X<0.08) was synthesized by air oxidation method for the decomposition of carbon dioxide. We investigated the characteristics of catalyst, the form of methane by gas chromatograph after decomposition of carbon dioxide and kinetic parameter. ZnxFe3-xO4(0.00.<X<0.08) was spinel type structure. The surface areas of catalysts(ZnxFe3-xO4(0.00.<X<0.08)) were 15~27 m2/g. The shape of Zn0.003Fe2.997O4 was sphere. The optimum temperature for the decomposition of carbon dioxide into carbon was 350℃. Zn0.003Fe2.997O4 showed the 85% decomposition rate of carbon dioxide and the degree of reduction by hydrogen(δ) of Zn0.003Fe2.997O4 was 0.32. At 350℃, the reaction rate constant and activation energy of Zn0.003Fe2.997O3.68 for the decomposition of carbon dioxide into carbon were 3.10 psi1-α/min and 0.98 kcal/mole respectively. After the carbon dioxide was decomposed, the carbon which was absorbed on the catalyst surface was reacted with hydrogen and it became methane.

분리막 접촉기를 통한 이산화탄소의 흡수거동 예측을 위한 공정모사를 위해 시스템의 흡수제로 탄산칼륨 수용액을 선정하였고, 시스템에서의 이산화탄소와 관련된 가역반응을 고려하였으며, 사용된 반응속도상수, 평형상수, 용해도 그리고 확산계수는 탄산이온의 농도와 온도의 함수로 사용하였다. 또한 분리막 접촉기 공정모사를 위한 조작 조건으로 중공사막의 기공상태는 비젖음성 조건을 선택하였으며, 이러한 조작조건하에서 이산화탄소 분리거동을 다양한 공정변수 즉, 흡수제의 농도와 유속, 혼합기체의 압력변화에 대해 고찰하였다. 흡수제의 농도가 증가함에 따라 촉진수송에 의한 이산화탄소의 흡수거동을 확인할 수 있었고, 흡수제의 유속 증가에 따라 이산화탄소의 흡수속도가 점차 증가함을 확인할 수 있었으며, 분리막 접촉기에서 혼합기체의 압력변화가 흡수속도에 미치는 영향 및 흡수제의 재사용에 따른 흡수속도를 확인할 수 있었다. 이러한 공정모사를 통해 분리막 접촉기의 구성 및 조작에 필요한 각각의 인자들이 흡수속도에 미치는 영향과 예측, 이를 통한 적절한 조작조건의 도출 가능성을 확인할 수 있었다

고정발생원으로 부터 배출되고 있는 이산화탄소를 분리하여 회수 및 재이용하는 기술개발이 에너지 보전 측면에서 뿐만 아니라 환경오염 문제 등을 해결할 수 있는 중요한 과제이다. 특히 내열성, 내식성 및 기계적 강도가 뛰어난 세라믹의 특성을 이용한 기체분리막을 응용한다면 고온으로부터 저온까지의 폭넓은 온도, 압력, 가스조성의 배기가스로부터 이산화탄소를 분리하는 것이 가능해 진다. 따라서 본 총설에서는 현재 일본에서 국책과제로 진행되고 있는 이산화탄소의 고온분리에 대한 연구개발(이하, 'CO2 프로젝트'로 약칭) 현황을 소개하고자 한다.

Separation of EPA and DHA from fish oil fatty acid ethyl ester (FAFE) by urea adductive crystallization method was carried out in the supercritical carbon dioxide (SC CO2) as a solvent. Our results showed that SC CO2 is a good candidate as a solvent in the urea adductive crystallization to separate FAFE by the number of unsaturated bonds. Compared to the separation process using methanol. SC CO2 yielded better performance in the overall selectivity of EPA and DHA. The effect of process variables on separation of EPA and DHA was discussed in detailed. A hybrid technology of SC CO2 fractionation and urea adductive crystallization with SC CO2 was conformed as a viable process to separate and concentrate EPA and DHA from fish oil.

초임계 이산화탄소를 이용하여 유자(Citrus junos)껍질의 향기성분을 추출하기 위해 동결건조한 유자과피분말을 4, 000psi와 40 에서 운전하면서 이산화탄소의 소비량에 따라 4단계로 분획하여 분획별 향기성분의 특성을 조사하였다. 초임계 이산화탄소에 대한 유자의 향기 성분의 수율은 0.011g/CO_2(L)였으며, 최대추출수율은 8.812g/kg이었다. 초임계 이산화탄소로 추출한 유자과피의 주요향기성분은 dl-limonene, γ-terpinene, linaollo, sabinene, β-myrcene, α-pinene, β-farnesene, α-terpineol 과 terpinolene 등 9종이었다. 분획별 향기성분은 휘발성이 높은 α-pinene, β-myrcene과 dl-limonene은 추출시간이 길어짐에 따라 함량이 감소하였으며, 이와 반대로 휘발성이 낮은 α-terpineol과 β-farnesene은 추출시간이 길어짐에 따라 함량이 증가하였다. 따라서 초임계 이산화탄소로 유자의 향기성분을 추출할 경우 추출시간에 따라 얻어지는 분획의 향기 성분 조성이 서로 다른 것으로 나타났다.

이산화탄소를 포함하는 기체혼합물의 분리를 위해 액체막을 기반으로 하여 관련된 많은 연구가 시도되어 왔다. 폐가스로부터 이산화탄소를 분리하기 위해 본 연구에서는, 흡수제(absorbent)가 흡수(absoption)모듈과 전공조작식 탈착(desorption)모듈간을 계속 순환하는, 보다 개선된 형식의 순환식 중공사 막흡수기(circulatory HFMA)를 새로이 구성하고 분리성능에 관한 기초적인 해석을 하였다. 기-액 물질전달 모델식에 수치해를 적용하여 중공사 막 내부에서의 액상에 대한 농도분포를 정량적으로 예측하였고, 순환하는 흡수제의 유속에 따른 투과플럭스와 선택도의 변화거동을 살펴보았다. CO2/N2 원료혼합기체와 흡수제로서 반응이 없는 순수(pure water)에 대해 계산을 수행하였다. 결과로 흡수제의 유량이 증가함에 따라 투과플럭스는 증가하는 반면에 종전 방식에 비해 졸은 값을 나타낸 선택도의 경우는 점차 감소하였다. 한편 투과플럭스는 진공조작변수인 탈착모듈에서의 기상압력(p4 )에 크게 좌우됨을 보았다. 기존의 평판형 막모듈과의 비교로부터 예상했던 바와 같이 본 연구에서의 중공사 막모듈이 우수한 투과율을 나타냄을 확인할 수 있었다. Circulatory HFMA의 실제 설계를 위한 기초해석이 본 연구가 갖는 의의이다.

이산화탄소의 분리회수가 필요한 공정은 지금까지 천연가스정제, 암모니아 제조시 수소정제, 매립지 가스, Enhanced oil revovery (EOR), Bio 가스정제 등이 있었으며, 최근에는 지구온난화의 주원인인 CO2를 배출가스(Flue gas)로부터 분리하는 것이 중요한 과제로 대두되고 있다. 본 논문에서는 지구협약에 의해 방출규제가 따를 것으로 예상되는 Flue gas에 포함된 CO2의 배출제어를 중심으로 분리막을 이용한 이산화탄소 분리회수기술을 살펴보고자 한다.

In this study, we analyzed seasonal variations in carbon dioxide fluxes, concentrations, and soil temperatures over three years in unvegetated tidal flats in the Beolgyo area. We also investigated the correlations between carbon dioxide fluxes and influencing factors. The average carbon dioxide flux was positive in summer and autumn but negative in winter and spring. A positive correlation was observed between carbon dioxide flux and soil temperature in spring whereas a negative correlation was noted in summer. In summer and autumn, as the soil temperature increased, the carbon dioxide flux decreased. In contrast, in spring and winter, as the soil temperature decreased, the carbon dioxide flux increased. Overall, this study reveals the significant influence of soil temperatures on carbon dioxide fluxes between the surface layer of the tidal flat and atmosphere.

In this study, carbon dioxide concentration and air temperature at different elevations were observed and analyzed in the upper atmosphere of mud flat and reed beds at low tide in Suncheon Bay. The carbon dioxide concentration and air temperature sensors were mounted on the drone, and the carbon dioxide concentration and air temperature by altitude (5 m, 10 m, 20 m, 40 m) at five points in the tidal flat and reed beds were observed in the morning and afternoon. The carbon dioxide concentrations in the upper atmosphere of the tidal flat ranged from 453.0 to 460.2 ppm in the morning and 441.6 to 449.7 ppm in the afternoon. The carbon dioxide concentrations in the upper atmosphere of the reed beds ranged from 448.9 to 452.4 ppm in the morning and 446.0 to 454.4 ppm in the afternoon. The carbon dioxide concentrations in the upper atmosphere of the tidal flat was higher in the morning than in the afternoon, and the carbon dioxide concentration decreased as the altitude increased. The carbon dioxide concentration in the upper atmosphere of the reed beds was similar in the morning and afternoon at all altitudes, and the carbon dioxide concentration decreased as the altitude increased. The correlation coefficient between carbon dioxide concentration and air temperature observed in the tidal flat in the morning was -0.54 ~ -0.77, and the correlation coefficient between carbon dioxide concentration and air temperature observed in the afternoon was 0.56 ~ 0.80. The correlation coefficient between carbon dioxide concentration and temperature observed in the morning in the reed field was low, below 0.3, and the correlation coefficient between carbon dioxide concentration and air temperature observed in the afternoon was 0.35 ~ 0.77. In the upper atmosphere of the tidal flats and reed beds, the linear function was suitable for the change of carbon dioxide concentration as a air temperature, and the coefficient of determination of the estimated linear function was higher in the afternoon than in the morning. Through this study, it was confirmed that the carbon dioxide concentration in the upper atmosphere of the tidal flat and the reed beds was different, and the increase rate of carbon dioxide concentration in the upper atmosphere of the tidal flat and the reed beds was higher in the afternoon than in the morning.

To improve the initial strength and stability of lightweight-foamed concrete, which shows suitable sound absorption and insulation characteristics, the effect of CO2-reduced cement on the properties of the concrete was investigated. Various mixing ratios were applied by substituting a certain amount of slag and Calcium Sulfo Aluminate (CSA) in CO2-reduced Ordinary Portland Cement (OPC) and the physical properties of the samples were examined using the Korean Standard. The kiln temperatures of the CSA were 100–200°C ; these values are lower than those of OPC and can lead to energy saving. In addition, the low limestone content reduces greenhouse gas emissions by 20 %. Adding a small amount of CSA in OPC content activates Ca-Al-H2-based hydrates, and the initial compressive strength of the concrete is improved. As the CSA content increased, the thermal conductivity of the concrete decreased by up to 8% compared to plain concrete, thus indicating an improvement in its insulation. Therefore, the settlement stability was improved as the addition of CSA shortened the setting time.

In order to analyze the sensitivity of carbon dioxide flux by soil temperature in the grassplot, carbon dioxide flux and soil temperature were observed 24 times from March, 2010 to March, 2011 at nine sites in the grassplot. The average of CO2 in the grassplot is 2.2~36.7℃, the highest in August, the lowest in January, and the average of carbon dioxide flux is 12~1479 mgCO2·m-2·hr-1, and the carbon dioxide emission from the grassplot to the atmosphere was 10 times higher in summer than in winter. The temperature response coefficient estimated by the exponential function of carbon dioxide flux according to soil temperature was ranged from 0.1065 to 0.1274, and the increase tendency of CO2 flux with soil temperature was linear at 0~2 0℃and exponential at 20~40℃. The Q10 values for each of nine observation sites on the grassplot was in the range of 2.901 ~ 3.575, and the Q10 value using the total data observed in the lawn was estimated to be 3.374. In the homogeneous grassplot area, the average of Q10 values by observation point and the Q10 value by the total data were estimated similarly.

This study assesses greenhouse gas evolution from construction-material manufacturing facilities and estimates the potential reduction of these gases via the future massive sequestration of carbon dioxide. The scope of the evaluation specifically targets the global-warming potential in terms of kg-CO2 equivalent/tonnage industrial waste. Life cycle assessment (LCA) is a method to quantitatively analyze the input and output of a specific material resource during its life cycle from raw-material acquisition to final disposal as well as its environmental effect(s). LCA comprises four steps: its objective and definition of the scope, the entire life-cycle analysis list, an evaluation of its effects, and life-cycle analysis. The annual inflow of petro-ash reaches 300,000 tons, and this material is transported via screw-driving systems. The composition of the petro-ash is 1.2% volatile compounds, 6.8% fixed carbon and 92% ash contents. A total of 38,181,891 Nm3/yr of carbon dioxide is sequestrated, which is equivalent to 75,000 tons per annum and 304.5 kg/ton of petro-ash waste, with 250 kg/ton of the latter sequestrated as calcium carbonate. The final analysis on the effect of one ton of petro ash in construction materials showed 27.6 kg-CO2 eq emission. According to the final LCA analysis, only 27.6 kg-CO2 eq/ton was emitted by the petro-ash that was used in construction materials if CO2 fixation during carbonate mineralization was considered, where -250 kg-CO2 eq/ton positively contributed to the LCA. In the future, commercial-scale process modification via the realization of continuous processes and the more efficient reduction of carbon dioxide is anticipated.

이산화탄소는 주요 온실가스이며 의심할 여지없이 지구 온난화의 주범이다. 대기의 이산화탄소는 대부분 전기 발전에 사용되는 화석 연료의 연소에 의해 고농도화 되는데, 기후 변화의 억제를 위해서는 대기로부터 이산화탄소를 포획 및 격리가 필수적이다. 한편, 발전소의 소각재는 전기 수요가 증가함에 따라 지속적으로 증가할 것으로 예상된다. 소각재의 증가에 따라 소각재를 활용한 폐기물 자원순환에 관한 관심이 증가하고 있다. 일반적으로 순환 유동층 연소 방법에서는 탈황반응을 위하여 석회석을 인위적으로 첨가하게 되는데, 이 경우, 탈황 반응에 관여하지 않는 잉여 성분은 소각재 중에 CaO 화합물의 형태로 존재한다. CaO와 이산화탄소의 가역적인 반응은 이산화탄소를 제거하는 매우 유망한 방법이다. 특히 상온 상압에서 이루어지기 때문에 매우 경제적이라 할 수 있다. 현재 이와 같은 반응을 토대로 소각재를 이산화탄소와 반응시켜 복합탄산염으로 제조하여 시멘트의 원료로 사용하는 연구가 많이 진행되고 있다. 그러나 대부분의 연구는 다량의 물을 사용하기 때문에 취급이 어렵고, 건조를 위해 많은 에너지가 소모 되는 문제점이 있다. 본 연구에서는 에너지 고효율 공정을 위하여 반건식 복합탄산염 제조를 연구하였으며, 정량분석을 통해 수분의 양이 발전소 소각재의 이산화탄소 포집 특성에 미치는 영향을 연구하였다.

산업의 발달과 생활수준이 높아짐에 따라 에너지의 사용량이 증가되고 있는데 이중 대부분은 화석연료에 의해 충족되고 있다. 하지만 화석연료의 한계성과 온실가스 발생 등의 환경문제로 인해 새로운 대체 에너지 연구개발에 대한 관심이 크다. 바이오매스는 탄소중립이 가능한 친환경적 재생에너지 이다. 특히, 하수처리장에서 발생량이 지속적으로 증가되고 처리의 어려움을 가지고 있는 하수 슬러지 폐기물은 청정에너지와 자원으로 전환이 가능한 바이오매스이다. 이러한 바이오매스 폐기물의 전환기술 중 현재 관심을 가지고 연구가 진행되고 있는 것은 하수 슬러지를 열분해 또는 가스화 해서 바이오 가스, 바이오 오일, 슬러지 촤(sludge char)의 에너지를 생산하는 방법이다. 최근에는 마이크로 웨이브 가열방식에 의한 바이오매스 열적처리 방식에 대한 연구가 진행되고 있다. 마이크로웨이브 방식은 기존의 외부 열풍가열 방식과 달리 마이크로파가 직접 바이오 셀 내부로 침투해 물질분자와 원자 등을 진동시켜 직접 열을 발생시키는 유전체 가열이 진행된다. 이로 인해 기존의 가열방식에 비해 가열효율(heating efficiency)과 가열 율(heating rate)이 높고 이로 인해 가열시간이 단축되는 장점을 가지고 있다. 본 연구에서는 슬러지 폐기물을 바이오매스-CCS 기술(biomass-CCS technology)적용을 위한 새로운 형태의 마이크로웨이브 열적처리 기술을 개발하고자 한다. 이를 위해 마이크로웨이브 유전체가열 특성을 활용하여 탈수 슬러지를 건조-가스화 연속 일체형으로 진행하는 에너지 전환 특성을 파악하였다. 가스화 실험의 경우는 연소 전 포집 기술의 이산화탄소 분리공정에서 포집된 것을 활용하는 측면에서 이산화탄소 가스화에 대한 연구를 수행하였다. 이산화탄소 가스화 시 생성물은 가스, 촤, 타르인데 그 중 가스가 가장 많이 생성되고 잔류 탄화물인 슬러지 촤(sludge char) 그리고 중질 탄화수소인 타르의 순으로 생성되었다. 가연성 생성가스(producer gas)는 주로 수소와 일산화탄소가 생성되었고 일부 메탄과 탄화수소(THCs: C2H4,C2H6,C3H8)포함되었다.